Профессор Кафарская Л.И.

1. Профессор Кафарская Л.И.

2. «инфекция» (заражение) • совокупность биологических процессов, происходящих в макроорганизме при внедрении в него патогенных микроорганизмов, независимо от того, повлечет ли это внедрение за собой развитие явного или скрытого патологического процесса или оно ограничится только временным носительством или длительным персистированием возбудителя.

3. Инфекция • Инфекционные болезни рассматривают как явления, включающие биологический и социальный факторы. Так, механизмы передачи инфекционных болезней, их тяжесть, исход обусловлены главным образом социальными условиями жизни людей.

4. Инфекция • Отличия от других заболеваний • Заразительность (контагиозность) • Цикличность (периоды) • Развитие противоинфекционного иммунитета • Инкубационный период

5. Патогенные микроорганизмы • Характерными свойствами патогенных микроорганизмов являются специфичность (способность вызывать определённую инфекционную болезнь после проникновения в организм) и органотропность (способность предпочтительно поражать определённые органы или ткани).

6. Место проникновения возбудителя называется входными воротами. Как правило это -ткани, лишенные физиологической защиты против конкретного вида микроорганизмов, служат местом его проникновения в макроорганизм или входными воротами инфекции. Цилиндрический эпителий для гонококков. Стафилококки, стрептококки могут проникать несколькими путями

7. Инфицирующая доза возбудителя • Инфицирующая доза возбудителя – минимальное количество микробных клеток, способных вызвать инфекционный процесс. Величина инфицирующей дозы зависит от вирулентных свойств возбудителя. Чем выше вирулентность, тем ниже инфицирующая доза.

8. Инфицирующая доза • Для высоковирулентного возбудителя Yersinia pestis (чума) достаточноао несколько бактериальных клеток. • Shigella dysenteriae – десятки клеток. • Для некоторых возбудителей- тысячи- сотни тысяч –холера • Инфицирующая доза низковирулентных штаммов равна 105-106 микробных клеток.

9. Периоды инфекционного заболевания 1 период - Инкубационный- от момента заражения до проявления клинических симптомов Локализация возбудителя - во входных воротах инфекции и/или л/узлах

10. Периоды инфекционного заболевания • 4-й период - Исход заболевания(outcome) - • Реконвалесценция • Переход в хроническую форму • Формирование бактерионосительства • Летальный исход

11. Периоды инфекционного заболевания • 2-й период - Продромальный(prodrome)-это проявление “общих симптомов”- дискомфорт, усталость, озноб. Клинически - это интоксикация. • Локализация возбудителя- проникает в кровь, лимфу, происходит секреция токсинов, проявляется активность факторов врожденного иммунитета

12. В настоящее время наблюдается переход от традиционного представления о бактериях как строго одноклеточных организмах к представлению о микробных сообществах как целостных структурах, регулирующих свои поведенческие реакции в зависимости от изменения условий обитания. Сегодня накоплено достаточно данных о механизмах, посредством которых осуществляются внутрипопуляционные, межштаммовые и межвидовые контакты у микроорганизмов, а также их взаимодействии с организмом хозяина

13. Пути проникновения возбудителя в макроорганизм

14. Факторы патогенности микроорганизмов • Факторы адгезии и колонизации • Факторы инвазии • Антифагоцитарные факторы • Факторы, нарушающие иммунную защиту • Токсические факторы

15. Адгезия происходит на поверхности слизистых оболочек различных органов и систем. • Адгезия начинается как обратимый процесс, затем переходит в необратимый • На первых этапах участвуют силы электростатического взаимодействия, гидрофобные связи, активная подвижность микроорганизмов. • Наличие жгутиков позволяет эффективно приближаться к поверхности клетки

16. Жгутики способствуют приближению к поверхности клетки

17. Холерные вибрионы

18. Адгезия. • На клетке хозяина имеются рецепторы - разнообразные молекулы (гликолипиды, маннозные остатки, протеогликаны). • Рецепторами для адгезинов грам (+) бактерий чаще всего являются фибронектин и белки межклеточного матрикса. • Лиганд-рецепторное взаимодействие высокоспецифичный процесс, при этом клетка хозяина –активный участник. • Патогены активируют сигнальные пути трансдукции, в дальнейшем происходит активация рецепторов.

19. Факторы адгезии • Адгезия завершается лиганд-рецепторным взаимодействием. Это высокоспецифичный процесс • При котором адгезины комплементарны рецепторам клетки. • Со специфичностью адгезии связан микробный тропизм – способность микроорганизмов поражать определенные органы и ткани. (Гонококки – цилиндрический эпителий слизистой уретрального тракта или конъюнктивы глаза). • Наличие капсулы или слизи может способствовать адгезии. • Некоторые бактерии могут нарушать двигательную активность ресничек цилиарного эпителия дыхательных путей (синтез цилиотоксичных/цилиостатичеких молекул у Bordetella pertussis, пневмококки, Pseudomonas

20. Колонизация эпителия трахеи Bordetella pertussis(клетки без ресничек свободны от бактерий)

21. Факторы адгезии • У грамотрицательных бактерий функцию распознавания и прикрепления бактерий чаще осуществляют пили или фимбрии. Они короче и тоньше жгутиков. Их длина может достигать 10 нм (иногда до 2 мкм). Большинство типов фимбрий, кодируется хромосомными генами, реже плазмидами. • Пили - белковые структуры, состоящие из белка пилина, к которому могут присоединятся углеводный и белковый компоненты. • За необратимую адгезию отвечают высокоспецифичные структуры, гликопротеины и гликолипиды.

22. Фимбрии у гонококков. Количество 100-500. Состоят из пилина. У грамотрицательных бактерий факторами адгезии служат фимбрии (фимбриальные адгезины) или белки наружной мембраны.

23. (А)Электронная микрофотография негативно контрастированных E coli. Показаны извитые жгутики и многочисленные короткие тонкие и более ригидные волосоподобные структуры, пили. (B) Длинные F-пили можно отличить от коротких обычных (простых) пилей путем смешивания клеток E coli со специфическими бактериофагами, способными селективно связываться с F-пилями

24. Пили E.coli

25. Адгезины • Афимбриальные адгезины – филаментозный гемаглютинин у Bordetella pertussis, ответственный за прикрепление к реснитчатому эпителию дыхательных путей. • Фимбриальные адгезины обеспечивают более эффективную адгезию, чем афимбриальные. Они оказываются локализованными на длинной тонкой ножке, что облегчает их контакт с рецептором и, вероятно, позволяет преодолевать барьер "нормальной" микрофлоры и другие защитные механизмы.

26. Адгезия • Колонизация эпителия трахеи Bordetella pertussis(клетки без ресничек свободны от бактерий)

27. Белки клеточной стенки Тейхоевые кислоты Факторы адгезии у грамположительных бактерий Липо-тейхоевые кислоты Пептидогликан ЦПМ Тейхоевые и липотейхоевые кислоты, наружные белки клеточной стенки

28. Figure 2-9. Структура тейхоевых кислот (A) Рибитол тейхоевая кислота с повторяющимися фрагментами связанными 1,5-фосфодиэфирными связями D-рибитола и D-аланилового эфира в позиции 2 и гликозильные радикалы (R) в позиции 4. Гликозильными группами могут быть N-acetylglucosaminyl (aor b) как у S aureus или a-glucosyl как у B subtilis W23. (B) Глицерол тейхоевая кислота с 1,3- фосфодиэфирными связями между повторяющимися глицерольными субъединицами (1,2-связи у некоторых видов

29. Адгезия • У грамположительных бактерий – • Тейхоевые и липотейхоевые кислоты. • Фибронектин связывающие белки ( стафилококки, стрептококки). • М-протеин у стрептококков группы А.

30. Streptococcus pyogenes.Cell surface fibrils

31. M protein and fimbriae of Group A streptococci–адгезия и защита от фагоцитоза

32. Уропатогенные эшерихии экспрессируют два вида ворсинок: Р-ворсинки и ворсинки I типа, связываются с разными рецепторами • Адгезия служит сигналом к запуску каскада сложных реакций как у бактерии, так и у макроорганизма. Связыванием Р-пилей усиливается поглощение железа • Ворсинки Iтипа связ. с рецептором высвобождаются, • церамиды – активаторы серин/треониновых киназ, стимулирующих синтез ряда цитокинов (IL 1,IL 6,IL 8).

33. Инвазия-распространения микроорганизмов в межклеточных пространствах тканей организма хозяина и проникновения их внутрь его клеток.

34. Инвазия • При инвазии рецепторами эукариотических клеток являются их мембранные молекулы, основная функция которых - межклеточные взаимодействия. • Инвазивные энтеробактерии в качестве рецепторов используют интегрины эукариотических клеток. • Листерии в качестве рецептора используют кадхерин. Эти молекулы эпителиальных клеток играют основную роль в поддержании структуры тканей, обеспечивая физический контакт эукариотических клеток.

35. Инвазия • Адгезия - сигнал к синтезу белков (IpaB, IpaC и IpaD), выполняющих функции инвазинов. Их транспорт внутрь эукариотической клетки осуществляет специальная система секреции, относящаяся к III типу. Перечисленные белки вызывают интенсивную полимеризацию актина внутри М-клетки, приводящую к формированию псевдоподий, охватывающих бактериальную клетку, и вакуоли. • Бактерия "заставляет" клетку эпителия захватить себя

36. Yersinia spp., Salmonella spp. и Shigella spp. осуществляют инвазию кишечного эпителия, основными "воротами" являются М-клетки. Одной из основных функций М-клеток является транспорт макромолекул и более крупных частиц из просвета кишечника в области подслизистого слоя

37. Инвазия • Шигеллы мигрирует в подслизистый слой, в область лимфоидных фолликулов, где подвергается фагоцитозу мононуклеарными фагоцитами. Шигеллы вызывают апоптоз фагоцитов, вновь высвобождаются в подслизистый слой и могут проникать в интактные энтероциты через их базолатеральные мембраны.

38. Механизм бактериальной инвазии у некоторых Грам-отрицательных бактерий

39. (D)Сканирующая электронная микрофотография энтеропатогенных Е. coli, прикрепляющихся к опороподобным клеточным выростам на поверхности HeLa клеток. (E) Окружение Shigella flexneri цитоплазматическими выростами клеток (по типу ряби), во время вторжения бактерий в HeLa эпителиальные клетки.

40. С образования биопленок начинается развитие любой инфекции. Биопленки -тонкий слой микроорганизмов с секретированными ими полимерами, который адгезирован к органической или неорганической поверхности. Микроорганизмы, входящие в состав биопленки, существуют в двух формах: фиксированной к поверхности, и планктонной, свободноплавающей, являющейся субстратом распространения инфекции из её первичного локуса. В состав поверхностной оболочки и матрикса биопленок входят белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК)

41. Биопленки • Это основной фенотип почти всех бактерий в естественных условиях обитания, как во внешней среде, так и в организме человека при патологии. • Биопленки предоставляют защиту от факторов внешней среды и могут включать микроорганизмы разных царств (например, бактерии и грибы). • Среди возбудителей, образующих биоленки, наибольшее клиническое значение имеют P.aeruginosa, S.aureus, K. pneumoniae, Coagulasae – negative staphylococcus(CNS), Enterococcus spp., Candida spp.

42. Биопленки • Существование бактерий в виде биопленок усиливает свою защиту от фагоцитоза, ультрафиолетового излучения, вирусов и дегидратации, а также от антибиотиков (выдерживать концентрации антибиотиков в 100-1000 раз больше, чем подавляющие планктонные клетки) и факторов иммунной защиты макроорганизма. Терапевтическое воздействие на биопленки может быть направлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий к поверхности

43. Адгезия микроорганизмов к имплантируемым устройствам. • Ни один из используемых для создания имплантируемых устройств материалов не является биологически инертным. Микроорганизмы связываються с их поверхностями в результате неспецифической адгезии, происходят отложение белков макроорганизма, чаще всего фибрина, и формирование пленки, в составе которой присутствуют молекулы, являющиеся рецепторами для адгезинов микроорганизмов,отсутствуют факторы, противодействующие адгезии.

44. Формирование биопленок ПРИКРЕПЛЕНИЕ КОЛОНИЗАЦИЯ РАЗМНОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЬ • Колонизация (объекты окружающей среды, клапаны • сердца, зубная эмаль и другое, катетеры,….) • Резистентость фагоцитозу • Резистентость к антибиотикам

45. Факторы инвазии • Инвазия –проникновение возбудителя через слизистые и соединительнотканные барьеры • Агрессия – подавление естественной резистентности и адаптивного иммунитета. • Действуют совместно. • Инвазивностью и агрессивностью обладают многие поверхностные структуры бактериальной клетки (жгутики, поверхностные белки, липополисахарид клеточнй стенки Грам- бактерий), а также ферменты секретируемые бактериями

46. Факторы инвазии • Инвазия-распространения микроорганизмов в межклеточных пространствах тканей организма хозяина и проникновения их внутрь его клеток. • Факторы распространения -ряд ферментов продуцируемых бактериальными клетками. Большинство из них гидролазы.

47. Факторы инвазии • Гиалуронидаза – деполимеризует гиалуроновую кислоту, высокополимерное соединение, состоящий из остатков N - ацетилглюкозамина и Д - глюкуроновой кислоты. • Происходит разрыв гликозидной связи. • Гиалуроновая кислота - основной компонент соединительной ткани, содержится в клеточных мембранах, межклеточном веществе, снижается вязкость. • Продуцируют стафилококки, стрептококки, клостридии, холерный вибрион.

48. Факторы инвазии • Нейраминидаза- гидролизует гликозидные связи в гликопротеидах, ганглиозидах, отщепляет от них остатки сиаловых (нейраминовых кислот), которые состоят из остатков Д-маннозамина и пировиноградной кислоты. • Сиаловые кислоты входят в состав муцина, секреты слизистых, придает им вязкость,затрудняет продвижение микроорганизма к эпителиоцитам. Находятся на поверхности тканей, лейкоцитов. • Нейраминидаза- разрушает муциновый барьер, снижается активность фагоцитоза Вырабатывают стафилококки, стрептококки, холерные вибрионы, клостридии.

49. Факторы инвазии и агрессии • Лецитиназа – гидролизует лецитин (фосфоглицерид фосфатидилхолин) основной компонент мембран млекопитающих, разрушает липиды клеточных мембран. Вырабатывают стафилококки, клостридии, бациллы, листерии.

50. Лецитиназная активность